DE620086C

DE620086C - Insulating sleeve for semi-closed grooves in electrical machines

Info

Publication number: DE620086C
Application number: DEC47612D
Authority: DE
Original assignee: CONST ELECTR DE BELGIQUE
Current assignee: CONST ELECTR DE BELGIQUE
Priority date: 1933-01-14
Filing date: 1933-03-05
Publication date: 1935-10-14

Description

Man hat schon vorgeschlagen, für die halbgeschlossenen Nuten von elektrischen Maschinen geschlossene, nach dem Nutengrund zu verstärkte Isolierhülsen zu verwenden. Diese Anordnung weist den Nachteil auf, daß das Einbringen der Wicklung in die Nut nur dadurch möglich ist, daß die Leiter einzeln nacheinander seitlich in die Nut eingeführt werden. Dieser ÜbelstandIt has already been suggested for the semi-closed grooves of electrical Machines to use closed insulating sleeves to be reinforced according to the groove base. This arrangement has the disadvantage that the introduction of the winding in the groove is only possible in that the conductors individually one after the other laterally in the Groove are introduced. This evil

ίο wird vermieden, wenn die Isolierhülse aus zwei U-förmigen, mit entgegengesetzt gerichteten Schenkeln ineinanderzufügenden Isolierstoffstücken gebildet wird, da dann die Leiter durch die Öffnung des einen zuerst für sich allein in den Nutenboden eingesetzten U-Stückes in die Nut eingelegt werden können, während das andere U-Stück nach dem Einbringen der Leiter in die Nut von der Seite her eingeschoben werden kann.ίο is avoided when the insulating sleeve is off two U-shaped pieces of insulating material to be joined with oppositely directed legs is formed, since then the conductor is first inserted into the groove bottom through the opening of the one by itself U-piece can be inserted into the groove, while the other U-piece after the introduction of the conductor into the groove of the Side can be inserted.

Es sind bereits Ausführungsformen derartiger Isolierhülsen mit zwei auf ihre ganze Schenkellänge gegensinnig ineinandergesteckten LJ-Stücken bekannt, bei denen das äußere und das innere Unförmige Isolierstoffstück eine gleichförmige Dicke auf ihrer ganzen Länge aufweisen. Hierbei wird, da die Dicke eines jeden U~Stückes an seinem Mittelteil mindestens gleich der durch die Betriebsspannung der Maschine geforderten Isolierstoffdicke sein muß, die Dicke der Schenkel der U-Stücke längs der Seitenflächen der Nut wenigstens das Doppelte der wirklich notwendigen Dicke betragen. Dies führt zu einer schlechten Ausnutzung des Nutenquer schnittes und zu einer schlechten Ableitung der in "den Leiter entwickelten Jouleschen Wärme über die mehr als notwendig dicken Seitenwände der Isolierhülse.There are already embodiments of such insulating sleeves with two on their whole Leg length oppositely nested LJ pieces known, in which the outer and the inner misshapen piece of insulator has a uniform thickness throughout Have length. Here, as the thickness of each U-piece is at its middle part at least equal to the insulation thickness required by the operating voltage of the machine must be, the thickness of the legs of the U-pieces along the side surfaces of the groove at least twice what is really necessary Thickness. This leads to poor utilization of the groove cross-section and to poor dissipation of the Joule heat developed in the conductor the more than necessary thick side walls of the insulating sleeve.

Diese unnötige Verdoppelung der Seitenwände von aus zwei ineinandergefügten U-Stücken bestehenden Isolierstoffhülsen hat man schon dadurch zu vermeiden versucht, daß man die Schenkel der U-Stücke mit nach den freien Enden zugespitztem Querschnitt ausgeführt hat. Hierbei tritt aber der Übelstand auf, daß die dünnen Enden dieser Schenkel bei der Einbringung der Leiter in die Nut leicht beschädigt und abgebrochen werden. Praktisch muß man daher diese dünnen Schaukelenden von vornherein wegschneiden und infolgedessen die-Isolierdicke entsprechend verstärken. Diese Isolierdickenverstärkung beträgt mindestens 25 °/₀ mehr als die nach der Maschinenspannung berechnete Isolierdicke, und daher tritt auch bei dieser Zuspitzung des SchenkelquerschnittesAttempts have already been made to avoid this unnecessary doubling of the side walls of insulating sleeves consisting of two interconnected U-pieces by making the legs of the U-pieces with a cross-section that is tapered towards the free ends. Here, however, the disadvantage arises that the thin ends of these legs are easily damaged and broken off when the conductor is introduced into the groove. In practice, you have to cut away these thin swing ends from the start and consequently increase the insulation thickness accordingly. This insulation thickness reinforcement is at least 25 ° / ₀ more than the insulation thickness calculated according to the machine voltage, and therefore the cross-section of the limb becomes more pointed

der U-Stücke der Isolierhülse eine Verschlechterung der Ausnutzung des Nutenquerschnittes und der über die Isolierhülsenwandung erfolgenden Wärmeübertragung auf. Außerdem ergeben die in Berührung befindlichen, um. ihre spitzen Enden verkürzten Schenkel der beiden U-förmigen Isolierstücke einen kurzen Kriechweg, der sich unter der Wirkung der radialen Trennung der U-Stücke zu erweitern sucht, die beim Betrieb der Maschine durch die Aus dehnungsWirkungen der Nutenleiter und die elektrischen Anziehungskräfte der Leiter von Ständer und Läufer hervorgerufen wird. Ferner entsteht durch das Abschneiden der Schenkelspitzen des äußeren U-Stückes zwischen Nutenwand und Isolierhülse ein freier Raum mit einem zur Zerstörung des Isolierstoffes durch Luftozonisierung führenden Lufteinschluß. Erfindungsgemäß werden alle diese Nachteile der bisherigen Ausführungsformen von Isolierhülsen mit zwei U-förmigen, mit entgegengesetzt gerichteten Schenkeln auf ihrer ganzen Schenkellänge ineinandergefügten Iso^a5 lierstoffstücken dadurch vermieden, daß die Schenkel des inneren U-förmigen Isolierstückes gleiche Dicke auf ihrer ganzen Länge besitzen und das äußere U-förmige Isolierstück mit seinem Mittelteil dem Nutenboden anliegt und an diesem Mittelteil eine Isolierdickeverstärkung aufweist, so daß die G&- samtdicke der zwei U-Stücke praktisch gleich der durch die Maschinenspannung geforderten Isolierdicke ist.the U-pieces of the insulating sleeve on a deterioration in the utilization of the groove cross-section and the heat transfer taking place via the insulating sleeve wall. In addition, those in contact yield to. their pointed ends shortened the legs of the two U-shaped insulating pieces a short creepage path, which tries to widen under the effect of the radial separation of the U-pieces, which during operation of the machine by the expansion effects of the slot conductors and the electrical forces of attraction of the conductors of the stator and runner is caused. Furthermore, the cutting off of the leg tips of the outer U-piece creates a free space between the wall of the groove and the insulating sleeve with an air inclusion leading to the destruction of the insulating material by air ozonization. According to the invention, all these disadvantages of the previous embodiments of insulating sleeves with two U-shaped, with oppositely directed legs over their entire leg length nested Iso ^a 5 lierstoffstück avoided that the legs of the inner U-shaped insulating piece have the same thickness over their entire length and that outer U-shaped insulating piece with its middle part rests against the groove bottom and has an insulating thickness reinforcement on this middle part, so that the total thickness of the two U-pieces is practically equal to the insulation thickness required by the machine voltage.

Durch diese Vereinigung an sich bekannter Einzelheiten wird eine Isolierhülse für halbgeschlossene Nuten elektrischer Maschinen erhalten, die insbesondere für Hochspannuhgsmaschinen mit Vorteil verwendbar ist. Infolge der gleichbleibenden Dicke der U-Stückschenkel sind keine der Gefahr des Abbrechens ausgesetzten und daher abzuschneidenden Schenkelspitzen vorhanden. Eine unnötige, nicht durch die Maschinenspannung bedingte übermäßige Isolierdicke weist der Hülsenquerschnitt an keiner Stelle auf. Ein etwa auftretendes radiales gegenseitiges Verschieben der U-Stücke kann keine Erweiterung der Trennfuge zwischen den U-Stückenschenkein zur Folge haben, weil diese Fuge nicht schräg verläuft. Da das äußere U-Stück mit seinem Mittelteil am Nutenboden angeordnet und mit seiner öffnung nach dem Nutenschlitz hin gerichtet ist, ergibt sich nicht nur ein einfaches Einbringen der Wicklung in die halbgeschlossene Nut, sondern auch ein leichtes und bequemes Einführen des inneren U-Stückes, das zwischen den Leiterabschnitten und den Schenkeln des äußeren ^fi° U-Stückes und somit zwischen glatten Flächen eingeschoben werden kann und außerdem infolge ihrer über die ganze Schenkellänge gleichen Dicke kräftig gebaut und daher 'für seitliches Einschieben in die Nut genügend widerstandsfähig ist. Die Verlegung des Mittelteiles des äußeren U-Stückes am Nutenboden gestattet ferner, die an dieser Stelle erforderliche zusätzliche Verdickung der Isolierhülse an dem hierfür günstigsten Teil der beiden U-Stücke vorzusehen.This combination of known details results in an insulating sleeve for semi-closed grooves in electrical machines, which can be used with advantage in particular for high-voltage machines. As a result of the constant thickness of the U-piece legs, there are no leg tips that are exposed to the risk of breaking off and therefore need to be cut off. There is no unnecessary excessive insulation thickness at any point on the sleeve cross-section, which is not caused by the machine voltage. Any radial mutual displacement of the U-pieces that occurs, for example, cannot result in an expansion of the parting line between the U-piece legs, because this joint does not run at an angle. Since the middle part of the outer U-piece is arranged on the groove base and its opening is directed towards the slot slot, this not only results in a simple introduction of the winding into the semi-closed groove, but also an easy and convenient introduction of the inner U-piece, which can be inserted between the ladder sections and the legs of the outer ^fi ° U-piece and thus between smooth surfaces and, due to its thickness being the same over the entire leg length, is strong enough and therefore sufficiently resistant to be pushed into the groove from the side. The relocation of the middle part of the outer U-piece on the bottom of the groove also allows the additional thickening of the insulating sleeve required at this point to be provided on the part of the two U-pieces that is most favorable for this purpose.

Wenn die freien Schenkelenden des äußeren U-Stückes in bekannter Weise nach innen gebogen werden, kann zwischen ihnen ein Spalt von einer dem Nutenschlitz gleichen Breite frei gelassen werden. Dadurch bleibt das leichte Einführen der Leiter durch den Nutenschlitz in das in die Nut eingeschobene äußere U-förmige Isolierstück gewahrt, ohne daß hierfür ein vorheriges Hochklappen der Schenkelenden dieses U-Stückes erforderlich ist. Ein solches Hochbiegen der Schenkelenden des äußeren U-förmigen Isolierstückes ist ziemlich umständlich und erfordert die Anwendung besonderer Spreizteile zum Auseinanderhalten der Schenkelenden des U-Stückes beim Einführen der Leiter in die Nut. Außerdem zerstört es auch die Isolierung an den Klappkanten und beeinträchtigt daher die Wirksamkeit der Isolierhülse.When the free leg ends of the outer U-piece are bent inwards in a known manner, a gap can be created between them be left free of a width equal to the groove slot. This stays that way easy insertion of the conductor through the slot into the outer one that is pushed into the slot U-shaped insulating piece preserved without having to fold up the beforehand Leg ends of this U-piece is required. Such bending up of the leg ends the outer U-shaped insulating piece is quite cumbersome and requires the Use of special expansion parts to keep the leg ends of the U-piece apart when inserting the ladder into the Groove. In addition, it also destroys the insulation on the hinged edges and impairs them hence the effectiveness of the insulating sleeve.

Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung. Fig. ι zeigt eine Ständernut vor und eine Ständernut bei dem Einbringen der Wicklungsabschnitte und der Isolierhülse und Fig. 2 eine Ständernut nach dem Einsetzen von Wicklung und Isolierhütte. Fig. 3 und 4 geben die in die Nuten einzuführenden Teile der Isolierhülse für sich allein wieder.The drawing illustrates, for example, an embodiment of the invention. Fig. Ι shows a stator slot before and a stator slot when the winding sections are introduced and the insulating sleeve and FIG. 2 shows a stator slot after the winding and insulating hut have been inserted. Figs. 3 and 4 represent the parts of the insulating sleeve to be inserted into the grooves on their own.

Wie Fig. ι und 2 zeigen, sind die Leiter einer und derselben Nut in der Art von Wicklungsabschnitten oder Wicklungsteilen 6 zusammengefaßt, deren Dicke etwas kleiner als die Breite des Nutenspaltes ist. Die Isolierhülse, die zwischen den Leitern und der Ständermasse einzufügen ist, besteht, wie Fig. 2 zeigt, aus zwei U-förmigen Stücken 2 und 3, die auf der ganzen Nutzhöhe der Nut ineinandergreifen. Das äußere U-förmige Isolierstück 2 ist an seinem Mittelteil 2^a in der Dicke gegenüber den Schenkeln verstärkt, no die eine von der Dicke des Mittelteiles nach den freien Enden hin abnehmende Dicke und schwach geneigte Außenflächen aufweisen. Die Nut 2* ist dementsprechend als ein am Boden verbreitertes Trapez ausgebildet. Das -Vorhandensein dieser Nutenverbreiterung verändert praktisch nicht die elektrischen Eigenschaften der Maschine, da die Zähne am Nutenboden eine erhebliche Breite aufweisen. Die Dickeverstärkung des Mittelteiles 2" und der anschließenden Schenkelteile des U-förmigen Stückes 2 gibt die Möglichkeit, dieAs Fig. Ι and 2 show, the conductors of one and the same groove are combined in the manner of winding sections or winding parts 6, the thickness of which is slightly smaller than the width of the slot gap. The insulating sleeve, which is to be inserted between the conductors and the stand mass, consists, as FIG. 2 shows, of two U-shaped pieces 2 and 3 which interlock over the entire useful height of the groove. The outer U-shaped insulating piece 2 is reinforced at its middle part 2 ^a in thickness compared to the legs, no which have a thickness decreasing from the thickness of the middle part towards the free ends and slightly inclined outer surfaces. The groove 2 * is accordingly designed as a trapezoid that is widened at the bottom. The presence of this widened groove practically does not change the electrical properties of the machine, since the teeth on the groove base have a considerable width. The thickness reinforcement of the middle part 2 " and the subsequent leg parts of the U-shaped piece 2 gives the opportunity to

Dicke der Isolierung am Nuteriboden und an den Schenkeln des U-Stückes 2 leicht auf einen für die Widerstandsfähigkeit gegen die hohe Nutzspannung der Maschine genügenden Wert zu bringen.Thickness of the insulation on the Nuteriboden and on the legs of the U-piece 2 slightly one that is sufficient for the machine's resistance to the high useful voltage Bring value.

Die freien Schenkelenden 2^d des U-förmigen Isolierstückes 2 sind nach innen umgebogen, so daß sich auch an dem Mittelteil des inneren U-Stückes 3 eine hinreichende Dicke der Isolierung ergibt. Die Dicken der U-Stücke 2 und 3 werden so bestimmt, daß die ineinandergefügten Isolierstücke 2, 3 eine der Nutzspannung der Maschine entsprechende Gesamtdicke aufweisen. Die Dicke des inneren U-Stückes 3 allein wird derart gewählt, daß seine mechanische Festigkeit seine Einzwängung zwischen die Wicklung 6 und das äußere U-Stück 3 unter Druck aushält.
Die umgebogenen freien Schenkelenden 2^d des äußeren U-Stückes 2 lassen zwischen sich einen genügenden Spalt für die Einführung der Wicklungsabschnitte 6 frei, wie Fig. 1 erkennen läßt. Dieser Spalt wird nach Einbringen der Wicklungsteile 6 durch eine Zunge oder Platte 2^f aus Isolierstoff (vgl. Fig. 2) geschlossen, worauf eine weitere Isolierstoffplatte 5 und zuletzt der Abschlußkeil 4 aufgelegt werden. Die Isolierstücke 2, 2°, 3, 2^f können beispielsweise aus übereinander geschichteten und miteinander verklebten Folien von Papier und Glimmer bestehen, während die Platte 5 aus Kunstharz oder einem ähnlichen Stoff gebildet sein kann.The free leg ends 2 ^{d of} the U-shaped insulating piece 2 are bent inward, so that there is also a sufficient thickness of the insulation at the central part of the inner U-piece 3. The thicknesses of the U-pieces 2 and 3 are determined in such a way that the insulating pieces 2, 3, which are fitted into one another, have a total thickness corresponding to the useful voltage of the machine. The thickness of the inner U-piece 3 alone is chosen such that its mechanical strength can withstand its constraint between the winding 6 and the outer U-piece 3 under pressure.
The bent free leg ends 2 ^{d of} the outer U-piece 2 leave a sufficient gap free between them for the introduction of the winding sections 6, as can be seen in FIG. After the winding parts 6 have been introduced, this gap is closed by a tongue or plate 2 ^f made of insulating material (see FIG. 2), whereupon a further insulating material plate 5 and finally the end wedge 4 are placed. The insulating pieces 2, 2 °, 3, 2 ^f can consist, for example, of sheets of paper and mica layered one on top of the other and glued together, while the plate 5 can be made of synthetic resin or a similar material.

Fig. 3 zeigt die aus den beiden U-förmigen Stücken 2, 3 zusammengesetzte Isolierhülse für sich allein ohne Wicklung. Fig. 4 läßt eine einfache Art der Herstellung des äußeren U-förmigen Isolierstückes mit verstärktem Mittelteil erkennen. Gemäß Fig. 4 wird zunächst ein auf seiner ganzen Länge gleich, dickes U-Stück erzeugt, daß man dann auf einen Haltedorn steckt, um es nach den Flächen AA', BB', CC abzufräsen und ihm so die zur genauen Ausfüllung der trapezförmigen Nut erforderliche Form zu geben.3 shows the insulating sleeve composed of the two U-shaped pieces 2, 3 by itself without a winding. Fig. 4 shows a simple way of producing the outer U-shaped insulating piece with a reinforced central part. According to FIG. 4, a U-piece that is equally thick over its entire length is first produced, which is then placed on a holding mandrel in order to mill it off according to the surfaces AA ', BB', CC and so give it the exact filling of the trapezoidal groove to give the required form.

Das Einbringen der verschiedenen Isolier- und Wicklungsteile vollzieht sich in der Weise, daß man zuerst das äußere U-förmige Isolierstück 2 unter leichtem Zusammen-The various insulating and winding parts are introduced in the Way that you first of all the outer U-shaped insulating piece 2 with slight assembly

go drücken an seinen freien Enden in die Nut einschiebt, wobei es infolge seiner Elastizität selbsttätig die in Fig. 1 und 3 dargestellte Lage in der Nut einnehmen wird. Hierauf führt man durch den Nutenspalt die einzelnen zusammengehörigen Wicklungsabschnitte 6 nacheinander ein, welche außerhalb der Maschine auf mechanischem Wege fertiggestellt worden sind und von denen jeder regelmäßige Abmessungen und glatte Außenflächen aufweist. Nach dem Einbringen der verschiedenen Wicklungsabschnitte 6 treibt man nunmehr zwischen diese und das äußere U-Stück 2 das innere U-Stück 3 ein. Auf diese Weise erzielt man, da sämtliche Teile 2, 3, 6 infolge der vorherigen Herstellung genau bemessen sind, eine wirksame gegenseitige Pressung dieser Teile in der Nut auf deren ganzer Breite. Schließlich schiebt man noch die Isolierplatfen 2^f und 5 und den Abschlußkeil 4 ein. Den Keil 4 dient dazu, in der Höhenrichtung der Nut einen Druck auf die in die Nut eingesetzten Isolier- und Wicklungsteile auszuüben.press go pushes at its free ends into the groove, whereby it will automatically assume the position shown in Fig. 1 and 3 in the groove due to its elasticity. Then, through the slot gap, the individual winding sections 6 that belong together are introduced one after the other, which have been mechanically finished outside the machine and each of which has regular dimensions and smooth outer surfaces. After the various winding sections 6 have been introduced, the inner U-piece 3 is now driven between these and the outer U-piece 2. In this way, since all parts 2, 3, 6 are precisely dimensioned as a result of the previous manufacture, an effective mutual pressing of these parts in the groove over their entire width is achieved. Finally, the insulating plates 2 ^f and 5 and the end wedge 4 are pushed in. The wedge 4 is used to exert a pressure in the vertical direction of the groove on the insulating and winding parts inserted into the groove.

Geeignet gewählte Flächen der Isolierstoffteile und gegebenenfalls auch der Wicklungsabschnitte sind vor dem Einbringen in die Nut mit einem bei niederer Temperatur trocknenden Lack, z. B. mit einem fetten oder synthetischen Lack, einer Isoliermasse, Schellack oder einem ähnlichen Stoff, überzogen worden. Nach dem Einbau in die Nut bringt man die Gesamtheit von Isolier- und Wicklungsteilen auf eine Temperatur von der Größenordnung von iio° C oder mehr, welche das Erweichen des Lacküberzuges tind das Austreiben des in diesem nach der Trocknung bei niederer Temperatur noch eingeschlossen bleibenden Lösemittels bewirkt. Gleichzeitig wird infolge der Wärmeausdehnung der einander berührenden Teile die etwa in den Zwischenfugen beim Einbau in die Nut eingeschlossene Luft zum Entweichen gebracht, und der Lack ruft die gegenseitige Verleimung der in- und aneinanderliegenden Teile an den Berührungsflächen hervor. Bei der Abkühlung entsteht dann aus diesen Teilen eine in sich geschlossene, zusammenhängende Masse praktisch ohne jeden Lufteinschluß, was für die Erzielung einer wirksamen Isolierung gegen Hochspannung außer- too ordentlich günstig ist. Die Erhitzung auf no⁰ C- oder mehr kann in einer Trockenoder Heizkammer und unter Vakuum oder mit Hilfe von Joulescher Wärme, insbesondere durch Kurzschließung oder Gleichstromspeisung der Leiter, erfolgen. ■Suitably selected surfaces of the insulating material and possibly also of the winding sections are coated with a varnish that dries at a low temperature, e.g. B. with a greasy or synthetic varnish, an insulating compound, shellac or a similar substance has been coated. After installation in the groove, the entirety of the insulating and winding parts are brought to a temperature of the order of magnitude of 10 ° C or more, which softens the lacquer coating and expels the solvent that remains trapped in it after drying at a low temperature . At the same time, as a result of the thermal expansion of the parts in contact with one another, the air trapped in the intermediate joints during installation in the groove is made to escape, and the paint causes the mutual gluing of the parts that are in contact with one another at the contact surfaces. During the cooling process, a self-contained, coherent mass is created from these parts, practically without any inclusion of air, which is extremely favorable for achieving effective insulation against high voltage. The heating to no ⁰ C or more can take place in a drying or heating chamber and under vacuum or with the aid of Joule heat, in particular by short-circuiting or direct current supply of the conductors. ■

Claims

Patent claims:

i. Insulating sleeve for semi-closed grooves in electrical machines, in particular High voltage machines, consisting of two U-shaped, with oppositely directed legs on their whole Leg length nested pieces of insulating material, characterized in that the legs of the inner U-shaped insulating piece (3) have the same thickness on their Have entire length and the outer U-shaped insulating piece (2) rests with its central part on the bottom of the groove and on this middle part an insulating thickness reinforcement

kung (2 ^α ), so that the "total thickness of the two U-pieces (2, 3) is practically equal to the insulation thickness required by the machine voltage.

2. insulating sleeve according to claim 1, characterized marked that the in well-known

Way 'inwardly bent free leg ends (2 ^d ) of the outer U-shaped insulating piece (2) leave a gap between them of a width equal to the groove slot for the introduction of the conductor (6).

1 sheet of drawings

BERLIN. PRINTED IN THE REICH PRINTING COMPANY.